C80固废混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑材料的技术领域，特别是涉及一种C80固废混凝土及其 制备方法。

背景技术

随着我国建筑、公路、铁路、桥梁等基础设施和城镇化建设的加快，城 市改造和建筑工业的迅速发展，一些老旧建筑物、构筑物、城市基础设施的 服务年限到期拆除，将产生越来越多的建筑垃圾，其中混凝土所占的份额最 大。建筑垃圾传统的处理方法是堆放或填埋，这种方法不仅占用了大量耕地， 而且会造成环境污染。另外，在混凝土的生产过程中，骨料占混凝土总量的 75％左右，随着矿石资源的趋于枯竭，要确保高品质的骨料供给将越来越难。

钢铁行业是我国大宗工业固废的主要排放来源之一，尤其钢渣作为炼钢 过程中排出的废渣，数量约为粗钢产量的15％-20％。但是，目前的现实情况 是钢铁厂排放的废渣中，水渣、粉煤灰等资源化综合利用已相对比较成熟， 制约钢铁冶炼渣利用整体水平的主要原因在钢渣。我国钢渣普遍存在综合利 用低、钢渣产品档次低、钢渣处理成本高等问题，严重地阻碍着冶炼渣综合 利用行业整体水平。

目前混凝土行业采用蒸汽养护工艺的主要有两个方向，一个是混凝土预 制管桩的免压蒸生产工艺，采用80℃～90℃蒸汽养护工艺。另一个是装配式预 制构件冬季蒸汽养护生产工艺，采用50℃～60℃的生产工艺。采用蒸汽养护工 艺后可有效提高混凝土早期强度发展，提高模具周转效率。但是一般的混凝 土中需要使用大量的水泥，使得混凝土制备成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种成本较低的C80固废混凝 土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种C80固废混凝土，所述C80固废混凝土以重 量份数计，由以下原料组成：水134～140份、水泥265～277份、复合掺合料 184～200份、尾矿机制砂780～800份、级配5-15尾矿机制粗骨料215～230份、 级配5-25尾矿机制粗骨料863～875份和聚羧酸减水剂4.6～5.0份；

其中，所述复合掺合料由矿粉、钢渣、脱硫石膏、纳米晶核型早强剂按 比例复配而成。

在其中一个实施例中，所述矿粉占45～55wt％，所述钢渣占25～30wt％， 所述脱硫石膏占15～20wt％，所述纳米晶核型早强剂占3～5wt％。

在其中一个实施例中，所述复合掺合料1d蒸养活性指数大于120％，3d 蒸养活性指数大于130％。

在其中一个实施例中，所述复合掺合料中固废掺量大于60wt％，所述C80 固废混凝土中固废总掺量大于70wt％，所述C80固废混凝土1d蒸养强度大于 80MPa，3d蒸养强度大于90MPa。

在其中一个实施例中，所述钢渣的比表面积大于400m

在其中一个实施例中，所述石膏为工业脱硫副产石膏，其中，工业脱硫 选择二水硫酸钙作为原料，工业脱硫前，所述二水硫酸钙含量大于80％。

第二方面，本申请提供一种C80固废混凝土的制备方法，用于制备本申 请第一方面所述的C80固废混凝土，所述方法包括：

将45～55wt％的矿粉、25～30wt％的钢渣、15～20wt％的脱硫石膏和3～5wt％ 纳米晶核型早强剂充分混合，得到复合掺合料；

按投料顺序依次将265～277重量份的水泥、184～200重量份的所述复合掺 合料、780～800重量份的尾矿机制砂、215～230重量份的级配5-15尾矿机制 粗骨料、863～875重量份的级配5-25尾矿机制粗骨料和4.6～5.0重量份的聚羧 酸减水剂投入混合容器并进行干搅，得到第一混合物；

将134～140重量份的水和外加剂分两次加入到所述第一混合物中，并在 每次加入所述水和外加剂时进行搅拌，得到第二混合物；

在所述第二混合物成型后静置，随后置于蒸汽快速养护箱中，设置温度 在指定时间升温至80℃并恒温养护，得到第三混合物；

将所述第三混合物冷却至室温，取出拆模，得到C80固废混凝土。

在其中一个实施例中，所述在所述第二混合物成型后，静置后置于蒸汽 快速养护箱中，设置温度在指定时间升温至80℃并恒温养护，包括：

静置4h后置于所述蒸汽快速养护箱中，设置温度在1h20min升温至80℃ 并恒温养护6h。

上述C80固废混凝土及其制备方法，通过将265～277重量份的水泥、 184～200重量份的由45～55wt％的矿粉、25～30wt％的钢渣、15～20wt％的脱硫 石膏和3～5wt％纳米晶核型早强剂充分混合制得的复合掺合料、780～800重量 份的尾矿机制砂、215～230重量份的级配5-15尾矿机制粗骨料、863～875重 量份的级配5-25尾矿机制粗骨料和4.6～5.0重量份的聚羧酸减水剂投入混合容 器并进行干搅，再分两次加入134～140重量份的水和外加剂，最后通过蒸汽 快速养护箱进行恒温养护，所制得的C80固废混凝土强度优异，且大量掺杂 复合掺合料，充分利用钢渣、矿粉、脱硫石膏等冶炼渣固体废弃物，配以纳 米晶核在枪机制备的复合掺合料取代混凝土中40％的水泥，在蒸汽养护条件 下使得复合掺合料的活性被完全激发出来，提高混凝土体系的早期强度，促 使冶炼渣资源与蒸汽养护混凝土预制构件产品相结合，大大降低了成本。

附图说明

图1为本申请中一个实施例的C80固废混凝土的制备方法流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申 请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明， 显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它 可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是 “连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居 中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、 “左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施 方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述 中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限 定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、 “下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地 通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面” 可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于 第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特 征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于 本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所 使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。 本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任 意的和所有的组合。

在一个实施例中，一种C80固废混凝土，C80固废混凝土以重量份数计， 由以下原料组成：水134～140份、水泥265～277份、复合掺合料184～200份、 尾矿机制砂780～800份、级配5-15尾矿机制粗骨料215～230份、级配5-25尾 矿机制粗骨料863～875份和聚羧酸减水剂4.6～5.0份。

其中，复合掺合料由矿粉、钢渣、脱硫石膏、纳米晶核型早强剂按比例 复配而成。

在本实施例中，复合掺合料中矿粉占45～55wt％，钢渣占25～30wt％，脱 硫石膏占15～20wt％，纳米晶核型早强剂占3～5wt％，其中，wt％为重量百分 数。

需要说明的是，复合掺合料1d蒸养活性指数大于120％，3d蒸养活性指 数大于130％。C80固废混凝土中固废总掺量大于70wt％，C80固废混凝土1d 蒸养强度大于80MPa，3d蒸养强度大于90MPa，钢渣的比表面积大于400m

如图1所示，在一个实施例中，一种C80固废混凝土的制备方法，包括 以下步骤：

步骤S110，将45～55wt％的矿粉、25～30wt％的钢渣、15～20wt％的脱硫石 膏和3～5wt％纳米晶核型早强剂充分混合，得到复合掺合料。

具体地，将45～55wt％的矿粉、25～30wt％的钢渣、15～20wt％的脱硫石膏 和3～5wt％纳米晶核型早强剂投入至混合容器中充分混合。

步骤S120，按投料顺序依次将265～277重量份的水泥、184～200重量份 的复合掺合料、780～800重量份的尾矿机制砂、215～230重量份的级配5-15 尾矿机制粗骨料、863～875重量份的级配5-25尾矿机制粗骨料和4.6～5.0重量 份的聚羧酸减水剂投入混合容器并进行干搅，得到第一混合物。

具体地，按照投料顺序依次将265～277重量份的水泥、184～200重量份步 骤S110中制得的复合掺合料、780～800重量份的尾矿机制砂、215～230重量 份的级配5-15尾矿机制粗骨料、863～875重量份的级配5-25尾矿机制粗骨料 和4.6～5.0重量份的聚羧酸减水剂投入混合容器并进行干搅。

步骤S130，将134～140重量份的水和外加剂分两次加入到第一混合物中， 并在每次加入水和外加剂时进行搅拌，得到第二混合物。

具体地，在步骤S120中得到第一混合物后，在混合容器中分两次加入 134～140重量份的水和外加剂，在第一次加入水和外加剂后，持续搅拌，以使 骨料表面料浆包裹均匀，在第二次加入剩余的水和外加剂后，持续搅拌后出 混合容器，即可得到第二混合物。

步骤S140，在第二混合物成型后静置，随后置于蒸汽快速养护箱中，设 置温度在指定时间升温至80℃并恒温养护，得到第三混合物。

在本实施例中，在第二混合物成型后，将其静置4h，随后置于蒸汽快速 养护箱中，并设置温度在1h20min升温至80℃并恒温养护6h。

步骤S150，将第三混合物冷却至室温，取出拆模，得到C80固废混凝土。

具体地，将步骤S140中制得的第三混合物冷却至室温，随后取出拆模， 即可得到C80固废混凝土。

上述C80固废混凝土及其制备方法，通过将265～277重量份的水泥、 184～200重量份的由45～55wt％的矿粉、25～30wt％的钢渣、15～20wt％的脱硫 石膏和3～5wt％纳米晶核型早强剂充分混合制得的复合掺合料、780～800重量 份的尾矿机制砂、215～230重量份的级配5-15尾矿机制粗骨料、863～875重 量份的级配5-25尾矿机制粗骨料和4.6～5.0重量份的聚羧酸减水剂投入混合容 器并进行干搅，再分两次加入134～140重量份的水和外加剂，最后通过蒸汽 快速养护箱进行恒温养护，所制得的C80固废混凝土强度优异，且大量掺杂 复合掺合料，充分利用钢渣、矿粉、脱硫石膏等冶炼渣固体废弃物，配以纳 米晶核在枪机制备的复合掺合料取代混凝土中40％的水泥，在蒸汽养护条件 下使得复合掺合料的火星被完全激发出来，提高混凝土体系的早期强度，促 使冶炼渣资源与蒸汽养护混凝土预制构件产品相结合，大大降低了成本。

接下来通过实施例1-3对本申请做进一步说明。

实施例1：

将77wt％的矿粉、0wt％的钢渣、20wt％的脱硫石膏和3wt％的纳米晶核型 早强剂投入到混合容器中充分混合，得到复合掺合料。按重量计，制备每立 方米C80固废混凝土时，依次将276kg的水泥、184kg制得的复合掺合料、 781kg的尾矿机制砂、216kg的级配5-15尾矿机制粗骨料、863kg的级配5-25 尾矿机制粗骨料和4.6kg的聚羧酸减水剂投入搅拌机并进行干搅，随后将 134kg水分两次加入到搅拌机，第一次加入水时加入外加剂后，持续搅拌一分 钟，以使骨料表面料浆包裹均匀，第二次加入余下的水和外加剂后，持续搅 拌两分钟后出搅拌机，得到C80固废混凝土半成品。

实施例2：

将55wt％的矿粉、25wt％的钢渣、15wt％的脱硫石膏和5wt％的纳米晶核 型早强剂投入到混合容器中充分混合，得到复合掺合料。按重量计，制备每 立方米C80固废混凝土时，依次将276kg的水泥、184kg制得的复合掺合料、 781kg的尾矿机制砂、216kg的级配5-15尾矿机制粗骨料、863kg的级配5-25 尾矿机制粗骨料和5.5kg的聚羧酸减水剂投入搅拌机并进行干搅，随后将 133kg水分两次加入到搅拌机，第一次加入水时加入外加剂后，持续搅拌一分 钟，以使骨料表面料浆包裹均匀，第二次加入余下的水和外加剂后，持续搅 拌两分钟后出搅拌机，得到C80固废混凝土半成品。

实施例3：

将45wt％的矿粉、30wt％的钢渣、20wt％的脱硫石膏和5wt％的纳米晶核 型早强剂投入到混合容器中充分混合，得到复合掺合料。按重量计，制备每 立方米C80固废混凝土时，依次将276kg的水泥、184kg制得的复合掺合料、 781kg的尾矿机制砂、216kg的级配5-15尾矿机制粗骨料、863kg的级配5-25 尾矿机制粗骨料和5.5kg的聚羧酸减水剂投入搅拌机并进行干搅，随后将 133kg水分两次加入到搅拌机，第一次加入水时加入外加剂后，持续搅拌一分 钟，以使骨料表面料浆包裹均匀，第二次加入余下的水和外加剂后，持续搅 拌两分钟后出搅拌机，得到C80固废混凝土半成品。

将上述含有钢渣的实施例2和实施例3的复合掺合料，进行1d、3d蒸养 活性指数测试，在进行蒸养活性指数试验时，在C80固废混凝土半成品中复 合掺合料取代水泥的比例为50％，蒸养制度为胶砂试件成型后在标养箱中静 置养护12h，然后放置于蒸养箱中2h内从室温升高到90℃后恒温4h，然后冷 却至室温后，得到C80固废混凝土成品，在成品中加水开始1d、3d后测试其 强度，计算活性指数。并将实施例2和实施例3中的复合掺合料的蒸养活性 指数与S95矿粉和S105矿粉的蒸养活性指数进行比较，如表1所示：

表1

从结果来看，大掺量固废C80固废混凝土复合掺合料在蒸汽养护条件下 的活性指数远高于S95矿粉，且高于S105矿粉。表明高温条件下，复合掺合 料体系中的脱硫石膏对矿粉和钢渣起到了较强的激发作用，纳米晶核型早强 剂的加入也进一步提升了复合掺合料的蒸养活性。

将上述实施例1-3制得的C80固废混凝土半成品加工成成品并进行1d、 3d蒸养强度测试，在进行蒸养强度试验时，复合掺合料取代水泥的比例为40％， 蒸养制度为混凝土成型后静置4h，随后放入蒸汽快速养护箱中，设置温度 1h20min升温至80℃，在恒温养护6h后开盖冷却至室温，即为C80固废混凝 土成品，将成品取出测试加水1d、3d后的蒸养强度，如表2所示：

表2

从测试结果来看，C80固废混凝土相比复合掺合料中未掺入钢渣的实施 例1，实施例2和实施例3中的C80固废混凝土中分别掺入25wt％和30wt％ 钢渣，其1d蒸养强度大于80MPa，3d蒸养强度达到90MPa以上，强度优势 较好。

综上所述，本申请所制备的C80固废混凝土在加入钢渣提高混凝土中固 废比例的情况下，通过蒸汽养护条件对复合掺合料进行激发，制备出的大掺 量固废C80固废混凝土表现出较高的蒸养强度，既能节约成本，又能提高混 凝土的热养护火星，还能将钢渣利用起来，具有重要的经济效益社会效益和 产业化价值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未 对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这 些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于 本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若 干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范 围应以所附权利要求为准。